Синтез компактных трансформаторов сопротивлений на основе шлейфов с плавно изменяющийся функцией волнового сопротивления

Размещено на http://www.allbest.ru/

Синтез компактных трансформаторов сопротивлений на основе шлейфов с плавно изменяющийся функцией волнового сопротивления

А.Н. Ануфриев, И.Н. Салий, Саратовский государственный университет

Аннотация

трансформатор нерегулярный шлейф отражение

Представлены оптимальные конструкции трансформаторов активных сопротивлений (ТС) на отрезках однородных линий передачи (ЛП) с нерегулярными шлейфами (НШ). Проведен сравнительный анализ полосы согласования, коэффициента отражения в полосе и длины ТС с НШ и ТС с регулярными шлейфами (РШ). Показано, что рассмотренные конструкции имеют меньший коэффициент отражения в полосе согласования и, что наиболее важно, длина НШ меньше длины РШ. Различие в длинах уменьшается с увеличением количества секций ТС.

План

Введение

Постановка задачи

Каноническая нерегулярная линия передач

Математическая модель трансформатора сопротивлений с нерегулярными шлейфами

Анализ результатов

Литература

Введение

Одним из базовых элементов пассивных устройств, применяемых в современной технике СВЧ, является шлейф - отрезок ЛП, параллельно или последовательно включенный в ЛП. В ТС шлейф играет роль резонатора и обычно разомкнут или короткозамкнут на конце. Основной характеристикой, определяющей его свойства как резонатора, включенного в ЛП, является спектр собственных частот, резонансных и противорезонансных. Резонансные частоты соответствуют полюсам входного сопротивления, противорезонансные - нулям.

Простейшим вариантом шлейфа-резонатора является отрезок регулярной ЛП. Его спектр представляет собой эквидистантную последовательность чередующихся резонансных и противорезонансных частот. В более сложном варианте сам резонатор может иметь шлейфную структуру. Спектр собственных частот такой системы имеет неэквидистантный характер.

Основная масса исследованных к настоящему времени структур широкополосных ТС представляет собой каскадное соединение однородных элементов: шлейфов и отрезков соединительных ЛП. [1-5].

Широкие возможности реализации колебательных систем, и в частности ТС, с заданной последовательностью собственных частот представляют нерегулярные ЛП. Одной из структур данного типа, получившей широкое распространение, является резонатор на основе плавных ЛП радиального типа [6-8]. Он применяется в полосковых и микрополосковых устройствах в качестве шлейфов, имеющих близкое к нулю значение входного сопротивления в широком диапазоне частот. Впервые радиальный резонатор был проанализирован Виндингом в приближении Т-волн [6].

Однако, как показали экспериментальные исследования [7], метод анализа предложенный Виндингом становится неточным в области высоких частот, а также при больших диэлектрических проницаемостях материала подложки.

Для проектирования ТС (и других пассивных СВЧ устройств) с НШ перспективным является использование нового типа нерегулярных ЛП - канонической нерегулярной линии передачи (КНЛП) [9,10]. ФВС КНЛП, является трех параметрической, помимо величины волнового сопротивления в начале отрезка определяется перепадом численных значений R функции и перепадом значений ее производной между концевыми точками отрезка. При изменении параметров , ФВС принимает различные частные формы, как известные, так и новые. Важно, что переход между этими типами НЛП происходит непрерывным образом вместе с изменением параметров,.

Постановка задачи

Цель данной работы может быть сформулирована следующим образом: отыскание наиболее компактных конструкций ТС со шлейфами при заданном коэффициенте отражения в полосе. Математической моделью при параметрической оптимизации является модель КНЛП [9,10], а в качестве начального приближения выбираются параметры конструкции ТС на РШ (данный выбор оправдан тем, что регулярные ЛП являются частным случаем КНЛП), предложенные в [1] и заявленные в обзоре [11], как самые компактные ТС с РШ исследованные до настоящего времени.

При проведении анализа конструкций ТС имеют место следующие допущения:

1. ТС состоит из каскадно-включенных отрезков ЛП с параллельными разомкнутыми шлейфами. Связанные линии не рассматриваются.

2. Расчет проводится в приближении Т-волн.

3. Возможные искажения поля, появляющиеся в месте соединения двух ЛП с различными волновыми сопротивлениями не учитывается.

4. Входное сопротивление согласуемых линий вещественно и не зависит от частоты.

Каноническая нерегулярная линия передач.